[發明專利]具有高溫緩釋緩凝基團的油井水泥緩凝劑

有效

• 申請號: 201410162705.3
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103923253A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 戚先堯;袁尚賢
• 申請（專利權）人: 蘭德（廊坊）石化環保設備有限公司
• 主分類號: C08F220/28
• 分類號: C08F220/28;C08F222/02;C08F220/58;C08F222/14;C08F222/20;C09K8/467
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技術領域

本發明涉及一種油井水泥添加劑，尤其涉及油井固井過程中用于高溫高壓地層固井的一種具有高溫緩釋緩凝基團的油井水泥緩凝劑及其合成方法。

背景技術

在油氣井注水泥作業中，通過泵送將水泥漿泵入井內，經替漿將水泥漿頂替到套管與井眼之間的環形空間，達到封隔油、氣、水層保護生產層和支撐保護套管的目的。水泥在送至所要求的位置以前應具有良好的可泵性。隨著水泥中水化反應的進行，當內聚力達到一定時，水泥就會失去流動性而無法進行施工作業。因此水泥漿的稠化時間是控制固井作業、保證施工安全和固井質量的關鍵參數。為了更準確的控制水泥漿的稠化時間，擴大油井水泥的使用范圍，

必須在水泥漿中加入緩凝劑以延緩水泥和水之間的反應速率，調節稠化時間。

目前使用的油井水泥緩凝劑對水泥漿的稠化時間較為敏感,通常水泥漿隨溫度的升高,水泥漿的稠化時間會變短。反之,用于深井長封固段固井作業的水泥漿,在溫度較低時水泥漿的稠化時間會很長,水泥漿長時間不凝固影響固井質量或增加成本。

目前有以衣康酸、丙烯酸、馬來酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等單體為原料的共聚物，由于2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸高溫水解使緩凝劑的緩凝能力增強。但增強的緩凝能力有限,需復合有機膦酸及其鹽類增強緩凝劑的緩凝能力，但是復合后的緩凝劑在高溫時(＞135℃)摻量較大,還有兩種緩凝劑的復合作用,使水泥石的強度發展緩慢,還會出現水泥漿稠化時間或水泥石的強度與溫度的倒掛現象,即同一水泥漿配方,在溫度＞135℃的條件下,溫度越高,水泥漿稠化時間越長,水泥石的強度越低,這種現象經常是引起氣竄的原因之一。

發明內容

為了解決現有技術中油井水泥緩凝劑對溫度敏感的問題以及水泥漿稠化時間或水泥石的強度與溫度的倒掛現象，本發明提供一種具有高溫緩釋緩凝基團的油井水泥緩凝劑，其原料包括：

衣康酸、甲基丙烯酸羥乙酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(或其他類似的羥甲基丙烷丙烯酸酯類化合物,例如，雙三羥甲基丙烷丙烯酸酯,三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯等)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。

進一步，所述的原料其摩爾比為衣康酸∶甲基丙烯酸羥乙酯∶羥甲基丙烷丙烯酸酯類化合物∶2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸為(1.0～1.5)∶(2.0～3.0)∶(0.5～1.0)∶(0.1～0.5)∶(8.0～10.0)。

進一步，還提供所述緩凝劑的生產方法，其包括以下步驟：

步驟1：按摩爾比稱取四種原料：

衣康酸∶甲基丙烯酸羥乙酯∶所述羥甲基丙烷丙烯酸酯類化合物∶2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸為(1.0～1.5)∶(2.0～3.0)∶(0.5～1.0)∶(0.1～0.5)∶(8.0～10.0)；

步驟2：將所述羥甲基丙烷丙烯酸酯類化合物加入甲基丙烯酸羥乙酯中，充分溶解；

步驟3：按18%的溶液計算水量，加入反應釜中；

步驟4：將步驟2配制的溶液及衣康酸，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸加入反應釜中充分混合溶解；

步驟5：將反應釜中的溶液加溫至75～80℃；

步驟6：按反應釜中的溶液的0.1～0.2%的量加入過硫酸銨，反應過程中需控制反應溫度至75～90℃；

步驟7：反應完成后加入溶液濃度0.02～0.05%的對苯二酚。

進一步，所述步驟6的反應時間為1.0～1.5小時。

本發明的有益效果為：由于本發明合成的緩凝劑是網狀結構，該緩凝劑在低溫時許多緩凝基團不能接觸水泥顆粒，不能發揮緩凝作用，隨溫度的升高，網狀結構的緩凝劑分子鏈斷鏈或展開，使低溫時不能發揮緩凝作用緩凝基團發揮作用，溫度越高，釋放的緩凝基團越多，使溫度對水泥漿稠化時間的影響趨于平穩。

與現有技術相比，本發明的優點在于加入本發明合成的緩凝劑的水泥漿稠化時間對溫度的影響變得不敏感了；加入本發明合成的緩凝劑的水泥漿高溫時稠化時間滿足施工要求，水泥石強度在低溫，中溫，高溫條件下都能得到較快發展。本發明合成的緩凝劑能用于長封固段固井。

附圖說明

具體實施方式

下面對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明的具有高溫緩釋緩凝基團的油井水泥緩凝劑，包含衣康酸、甲基丙烯酸羥乙酯、羥甲基丙烷丙烯酸酯類化合物和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。